ICC訊  IBM與思科宣布，雙方有意合作為網絡分布式量子計算奠定基礎，目標在2030年代初實現。通過將IBM在構建實用量子計算機方面的領導地位與思科在量子網絡領域的創新相結合，雙方計劃探索如何將大規模容錯量子計算機擴展到超越IBM雄心勃勃的路線圖之外。此外，他們還將致力于解決通往量子計算互聯網途中的基本挑戰。

  IBM與思科將在五年內致力于展示首個概念驗證網絡，該網絡將多個獨立的大規模容錯量子計算機連接起來，使它們能夠協同運行，處理數萬至數十萬個量子比特的計算任務。這一網絡將允許運行可能需要數萬億量子門的問題，量子門是實現變革性量子應用所需的基本糾纏操作，例如大規模優化問題，或復雜材料與藥物的設計。

  IBM研究總監兼IBM院士Jay Gambetta表示：“在IBM，我們的路線圖包括在本世紀末前交付大規模容錯量子計算機的計劃。通過與思科合作，探索如何將多臺這樣的量子計算機連接成分布式網絡，我們將追求如何進一步擴展量子計算能力。在我們構建計算未來的過程中，我們的愿景將推動量子計算機在更大規模的高性能計算架構中所能實現的前沿?！?

  思科Outshift部門總經理/高級副總裁Vijoy Pandey表示：“讓量子計算達到實用規模不僅是建造更大的單機，還涉及將它們連接在一起。IBM正以積極的路線圖構建量子計算機，而我們則提供實現橫向擴展的量子網絡。我們將共同將這個挑戰作為完整的系統問題來解決，包括連接量子計算機的硬件、跨系統運行計算的軟件，以及使其正常工作的網絡智能?！?

  擴展分布式量子計算網絡

  IBM與思科打算探索開發能夠物理連接多臺大規模容錯量子計算機以形成網絡分布式量子計算的量子硬件與軟件。

  兩家公司目標在2030年底前完成初步概念驗證演示，計劃讓位于不同低溫環境中的多臺獨立量子計算機的量子比特實現糾纏。為此，兩家公司將需要發明新型連接技術，包括微波-光學換能器及配套的軟件棧。

  思科的量子數據中心愿景為未來不遠實現分布式量子計算提出了一種量子網絡基礎設施架構。該愿景包括完整的硬件與軟件棧，旨在保護脆弱的量子態、分配糾纏資源、在量子計算機之間實現量子隱形傳態，并以亞納秒級精度同步操作。

  為了擴展到連接兩臺獨立但物理位置相近的量子計算機之外，IBM與思科計劃探索如何在更長距離上傳輸量子比特，例如在建筑物或數據中心之間傳輸。為此，兩家公司將探索光學光子和微波-光學換能器技術，并研究如何將其整合進量子網絡以按需傳輸量子信息。

  連接多臺量子計算機將需要合適的接口。IBM計劃構建一個量子網絡單元（QNU），作為量子處理單元（QPU）的接口，其明確任務是將QPU中靜止的量子信息通過QNU轉換為"飛行"量子信息，進而通過網絡在多臺量子計算機之間進行鏈接。

  思科的量子網絡將致力于按需將糾纏分配給任意配對的QNU，以驅動給定量子算法或應用所需的量子信息傳輸。為此目標，思科正在開發高速軟件協議框架，可連續動態地重配置網絡路徑，從而在QNU完成部分計算后向其分配糾纏。

  兩家公司計劃共同研究由新型硬件和開源軟件組成的網絡橋如何使用思科量子網絡節點，通過QNU接口在數據中心內連接多臺IBM QPU。未來，這一方法可擴展至跨多個數據中心連接QPU。這將進一步擴展更大規模的量子網絡，為未來的量子計算互聯網奠定基礎。

  通過該架構連接的IBM量子計算機可承載大規模計算密集型工作負載，包括那些在高性能計算框架中作為量子-centric超級計算組成部分而需要高性能計算資源的任務。

  為實現這一愿景，IBM還與費米國家加速器實驗室領導的超導量子材料與系統中心（SQMS）合作，作為美國能源部國家量子信息科學研究中心中四個中心的成員。IBM與SQMS打算研究量子數據中心內可使用的QNU數量，并計劃在三年內完成多個互聯QPU的初步演示。

  量子計算互聯網的基礎

  構建分布式可擴展的量子計算網絡將為指數級擴展的計算空間開辟路徑，并使多種技術的擴展成為可能，這可能在2030年代末開始形成未來的量子計算互聯網。

  量子計算互聯網提供了這樣一個未來：許多分布式量子技術，如量子計算機、量子傳感器和量子通信設備相互連接并遠距離共享信息，例如在一個城域范圍內，最終達到行星尺度。這一宏偉愿景可能催生新的可能性，例如超安全通信，或對氣候、天氣和地震活動的精確監測。

  作為雙方當前合作意向的另一部分，IBM與思科計劃共同資助學術研究和協作項目，以推進更廣泛的量子生態系統，延續其在學術和國家實驗室中推動研究的悠久歷史。